Apollo-Gestein löst Debatte über das Magnetfeld des Mondes

Die Debatte über die Stärke des Magnetfelds des Mondes entstand, weil Proben der Apollo-Missionen widersprüchliche Belege für sowohl starke als auch schwache Felder während seiner frühen Geschichte vor 3,5 bis 4 Milliarden Jahren lieferten. Forscher stritten darüber, ob der Moon ein kontinuierlich starkes oder ein schwaches Feld aufrechterhielt, da paläomagnetische Daten dieser Proben Intensitäten von zeitweise bis zu 100 Mikrotelsa, ansonsten jedoch deutlich niedrigere Werte anzeigten. Die Lösung ergab sich aus der Erkenntnis, dass die Apollo-Landungen in titanreichen Regionen stattfanden, die seltene, kurze Ausbrüche intensiven Magnetismus bewahrten, die nur Jahrtausende andauerten, anstatt das typische schwache Feld über den größten Teil der Mondgeschichte zu repräsentieren.

Seit über fünfzig Jahren ist die wissenschaftliche Gemeinschaft durch das „mondmagnetische Paradoxon“ gespalten, ein Rätsel, das auf Gesteinsproben zurückgeht, die während des Apollo program zwischen 1969 und 1972 zur Erde gebracht wurden. Während einige Proben darauf hindeuteten, dass der frühe Moon einen Magnetschild besaß, der so stark wie der der Erde war, wiesen andere Daten auf ein Feld hin, das so schwach war, dass es fast nicht existierte. Das Verständnis dieser magnetischen Geschichte ist entscheidend, da es einen Einblick in die thermische Entwicklung und die Abkühlungsrate des Mondkerns bietet. Eine neue Studie der University of Oxford, die am 26. Februar 2026 in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, führt diese gegensätzlichen Ansichten schließlich zusammen, indem sie zeigt, dass beide Seiten der Debatte unterschiedliche Phasen eines „flackernden“ magnetischen Dynamos beobachteten.

Wie beeinflusste der Titangehalt in Mondgesteinen die Aufzeichnungen des Magnetfelds?

Ein hoher Titangehalt in Mondgesteinen, insbesondere in Mare-Basalten, ermöglichte es ihnen, Belege für kurze, starke Schübe des Magnetfelds besser aufzuzeichnen und zu bewahren. Proben mit mehr als sechs Prozent Titan zeigten durchweg starken Magnetismus, während solche mit weniger Gehalt auf schwache Felder hindeuteten. Diese titanreiche Zusammensetzung, die mit Schmelzereignissen an der Kern-Mantel-Grenze des Moon zusammenhängt, verursachte sowohl die Gesteinsbildung als auch die vorübergehende Verstärkung des Feldes.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Associate Professor Claire Nichols vom Department of Earth Sciences, University of Oxford, nutzte moderne paläomagnetische Techniken, um die chemische Zusammensetzung der Mare basalts erneut zu untersuchen. Ihre Analyse ergab eine verblüffende Korrelation: Jede Mondprobe, die ein hochintensives Magnetfeld aufzeichnete, war auch mit Titan angereichert. Umgekehrt waren Gesteine mit weniger als 6 Gew.-% Titan durchweg mit schwachen magnetischen Signaturen verbunden. Diese Entdeckung legt nahe, dass die Entstehung titanreicher vulkanischer Gesteine und die Erzeugung eines starken Magnetfelds Symptome desselben internen geologischen Prozesses waren.

Spezifische Messungen innerhalb der Studie deuten darauf hin, dass diese titanreichen Gesteine Magnetismusimpulse einfingen, die eher die Ausnahme als die Regel darstellten. Laut Professor Nichols sind die Apollo-Proben auf extrem seltene Ereignisse fixiert, die nur wenige tausend Jahre andauerten. Historisch gesehen wurden diese kurzen Fenster hoher Aktivität fälschlicherweise als Repräsentation einer stabilen, 500 Millionen Jahre währenden Epoche der Mondgeschichte interpretiert. In Wirklichkeit war der Magnetschild des Moon wahrscheinlich während des Großteils seiner Existenz schwach und nahm nur dann an Intensität zu, wenn spezifische thermische Bedingungen tief in seinem Inneren erfüllt waren.

Mechanik eines flackernden Kerns

Der Kern des Mondes fungierte als intermittierender Dynamo, bei dem das Schmelzen von titanreichem Material an der Kern-Mantel-Grenze kurzlebige Ausbrüche magnetischer Aktivität auslöste. Im Gegensatz zum stetigen, langanhaltenden Magnetfeld der Erde wurde die Mondversion durch episodische Abkühlung und Mantelumwälzung angetrieben. Diese Ereignisse erzeugten ein Feld, das gelegentlich stärker als das der Erde war, aber in der Regel nicht länger als 5.000 Jahre anhielt, bevor es in einen ruhenden oder schwachen Zustand zurückkehrte.

Diese mechanische Erklärung adressiert, warum viele Wissenschaftler skeptisch gegenüber einem starken Mondfeld waren. Der Moon's core ist relativ klein – er macht nur etwa ein Siebtel seines Gesamtradius aus –, was es nach der Standard-Dynamotheorie schwierig machen sollte, einen starken Magnetschild aufrechtzuerhalten. Die Forscher der University of Oxford schlagen jedoch vor, dass das Absinken oder die Subduktion titanreicher Mineralien in Richtung des Kerns die notwendige thermische Erregung lieferte, um den Dynamo vorübergehend „anzukurbeln“. Dieser Mechanismus ermöglichte einen flackernden Schild, der die Oberfläche vor 3,5 bis 4 Milliarden Jahren in kurzen, intensiven Schüben vor Sonnenstrahlung schützte.

Das Fortbestehen der Debatte war größtenteils das Ergebnis eines Stichprobenfehlers (Sampling Bias), der den Apollo-Missionen eigen war. Da die Mare regions des Moon relativ flach und sicher für Landungen sind, sammelten die Astronauten naturgemäß eine unverhältnismäßig große Menge an Mare basalts. Co-Autor Associate Professor Jon Wade merkt an, dass Wissenschaftler wahrscheinlich zu dem Schluss gekommen wären, dass der Moon niemals ein starkes Feld hatte, wenn die Missionen anderswo gelandet wären. Die Modelle des Teams bestätigen, dass einer zufälligen Auswahl von Proben von der gesamten Mondoberfläche mit fast an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit die seltenen, titanreichen Gesteine gefehlt hätten, die diese einzigartigen magnetischen Ereignisse aufgezeichnet haben.

Was werden zukünftige Artemis-Missionen über das Magnetfeld des Mondes verraten?

Zukünftige Artemis-Missionen werden Proben aus verschiedenen Mondregionen jenseits der titanreichen Apollo-Landestellen sammeln und so einen breiteren Datensatz liefern, um die intermittierende magnetische Geschichte des Mondes zu bestätigen. Durch die Probenentnahme in Gebieten mit unterschiedlichen geologischen Zusammensetzungen können Forscher die Titan-Korrelations-Hypothese testen und einen genaueren Zeitplan des Monddynamos erstellen. Dies wird helfen zu bestimmen, ob der „flackernde“ Zustand ein globales Phänomen war oder auf spezifische vulkanische Provinzen beschränkt blieb.

Das Artemis program bietet eine einzigartige Gelegenheit, magnetische Anomalien zu finden, die noch alte Signaturen in Gebieten bewahren, die die Apollo-Astronauten nie erreichten. Dr. Simon Stephenson, ein Co-Autor der Studie, betont, dass das Team nun in der Lage ist, vorherzusagen, welche Gesteinsarten spezifische Feldstärken konservieren werden. Durch das Anvisieren von Regionen mit geringem Titangehalt können Artemis-Forscher die „Kontrollgruppe“ liefern, die benötigt wird, um zu beweisen, dass die magnetische Geschichte des Moon überwiegend ruhig war, unterbrochen nur von den heftigen, titanbetriebenen Schüben, die das Oxford-Team identifiziert hat.

Während Wissenschaftler den Aufbau einer langfristigen Präsenz auf dem Moon anstreben, ist das Verständnis dieser alten magnetischen Signaturen mehr als nur eine Frage historischer Neugier. Die Studie „An intermittent dynamo linked to high-titanium volcanism on the Moon“, veröffentlicht in Nature Geoscience, schließt effektiv ein wichtiges Kapitel der Mondforschung ab und öffnet gleichzeitig neue Türen für die nächste Generation von Entdeckern. Durch die erneute Untersuchung historischer Proben mit der Technologie des 21. Jahrhunderts hat die University of Oxford gezeigt, dass die Geheimnisse des Sonnensystems oft in genau den Gesteinen verborgen sind, die wir seit Jahrzehnten untersuchen.

• Primäre Forschung: University of Oxford, Department of Earth Sciences
• Veröffentlichung: Nature Geoscience, 26. Februar 2026
• Wichtigste Ergebnisse: Starke magnetische Ereignisse waren selten (ca. 5.000 Jahre) und an titanreichen Vulkanismus gebunden.
• Auswirkung: Löst den 50-jährigen Konflikt zwischen den Theorien eines starken und eines schwachen Mondmagnetfelds.